(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211110175.9 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 深圳大学 地址 518000 广东省深圳市南 山区南海大 道3688号 (72)发明人 娄燕　程奉雨　周祥伟　张东岳　 (74)专利代理 机构 深圳市海顺达知识产权代理 有限公司 4 4831 专利代理师 张立娟 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种颗粒增强聚合物复合材料微观黏度模 型及其建立方法 (57)摘要 本发明提供了一种颗粒增强聚合物复合材 料微观黏度模 型及其建立方法， 所述颗粒增强聚 合物复合材料微观黏度模 型的关系式如式(1)所 示， 该模型通过将至少两种不同配比的颗粒增强 聚合物复合材料分别通过毛细管流变仪， 获得设 定温度不同剪切速率下、 不同配比的颗粒增强聚 合物复合材料的黏度数值， 得到不同配比的颗粒 增强聚合物复合材料的黏度与剪切速率的关系 式， 通过线性拟合得到与非牛顿指数n有关的模 型参数a2、 b2， 通过拟合得到模型参数a1、 b1和模 型常数a3、 b3。 采用此技术方案， 考虑到新添加的 颗粒材料对黏度的影响， 并结合微型零件特征尺 寸因素， 显著提高对聚合物复合材料熔体流动特 性预测的准确性。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115331758 A 2022.11.11 CN 115331758 A 1.一种颗粒增强聚合物复合材 料微观黏度模型， 其特 征在于： 所述颗粒增强聚合物复合材 料微观黏度模型的关系式如式(1)： 式(1)中， ηmicro： 颗粒增强复合材 料流体微观黏度； a1、 b1： 模型参数； a2、 b2： 与非牛顿指数n有关的模型参数； a3、 b3： 模型常数； 剪切速率； le： 聚合物基 体分子链段长度； lp： 颗粒材料粒径； d： 微型零件特 征尺寸； 其中， KL为颗粒增强聚合物复合材料中颗粒材料的质量百分比含量， 采用公式(2)计算 得到： KL＝wt％×100  (2)， 式(3)中wt％为聚合物基 体中添加颗粒 材料的重量百分比。 2.根据权利要求1所述的颗粒增强聚合物复合材 料微观黏度模型， 其特 征在于： 所述a1、 b1、 a3、 b3为采用如下公式(3)、 公式(4)结合不同配比的颗粒增强聚合物复合材 料、 毛细管流变仪测得不同剪切速率下的流变性能实际黏度值， 通过拟合得到； 其中， η为 黏度值， A为 微观特征尺寸和颗粒含量 修正后稠度系数； 所述a2、 b2为采用公式(3)、 公式(5)结合不同配比的颗粒增强聚合物复合材料、 毛细管 流变仪测得不同剪切速率下的流变性能实际黏度值， 通过线性拟合得到： n＝a2+b2×KL    (5)； 其中， n为非牛顿指数。 3.如权利要求2所述的颗粒增强聚合物复合材料微观黏度模型的建立方法， 其特征在 于， 包括： 步骤S1， 制备至少两种不同配比的颗粒增强聚合物复合材 料； 步骤S2， 将得到的至少两种不同配比的颗粒增强聚合物复合材料分别通过毛细管流变 仪， 获得设定温度不同剪切速率下、 不同配比的颗粒增强聚合物复合材 料的黏度数值； 步骤S3， 根据设定温度不同剪切速率下、 不同配比的颗粒增强聚合物复合材料的黏度 数值， 结合公式(3)得到不同配比的颗粒增强聚合物复合材 料的黏度与剪切速率的关系式， 其中， η为 黏度值， 为剪切速率；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115331758 A 2步骤S4， 采用公式(5)， 结合步骤S3得到的不同配比的颗粒增强聚合物复合材料的黏度 与剪切速率的关系式， 通过线性拟合得到与非牛 顿指数n有关的模型参数a2、 b2； n＝a2+b2×KL   (5)； 其中， n为非牛顿指数， KL为颗粒增 强聚合物复合材料中颗粒材料的质量百分比含量， 采用如式(2)计算得到： KL＝wt％×100   (2)， wt％为聚合物基 体中添加颗粒 材料的重量百分比； 步骤S5， 采用公式(4)， 结合步骤S3得到的不同配比的颗粒增强聚合物复合材料的黏度 与剪切速率的关系式， 通过拟合得到模型参数a1、 b1和模型常数a3、 b3； 其中， le为聚合物基 体分子链段长度， lp为颗粒材料粒径， D为 微型零件特 征尺寸； 步骤S6， 根据步骤S4得到的模型参数a2、 b2， 和步骤S5 得到的模型参数a1、 b1， 以及模型常 数a3、 b3， 建立颗粒增强聚合物复合材 料微观黏度模型的关系式： 式(1)中， ηmicro为颗粒增强复合材 料流体微观黏度。 4.根据权利要求3所述的颗粒增强聚合物复合材料微观黏度模型的建立方法， 其特征 在于： 还包括步骤S7： 基于建立的颗粒增强聚合物复合材料微观黏度模型进行有限元模拟 计算， 依据聚合物基体材料属性， 在不同颗粒材料含量和剪切速率条件下， 微注塑有限元数 值模拟时， 探究 “微注塑填充率模拟值 ”和“微注塑填充率 实验值”两者在不同颗粒材料含量 和注射速度下的差异， 获得相应规律并验证该模型准确性； 其中， “微注塑填充率模拟值 ”为 聚合物熔体填充矩形微槽横截面积与矩形微槽总面积之百分比； “微注塑填充率实验值 ”为 相应进行微注塑实验而得到的聚合物熔体成型截面面积与实际模芯微槽截面面积之百分 比。 5.一种颗粒增强聚合物复合材料微观黏度的预测方法， 其特征在于： 应用如权利要求1 所述颗粒增强聚合物复合材料微观黏度模型进行微注塑目标颗粒增强聚合物复合材料的 微观黏度值的预测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115331758 A 3